高-低- 高 變頻器的應(yīng)用及趨勢

1高壓變頻器的分類

高壓變頻器主要有兩種類型：即直接高壓變頻器和高低高變頻器。

直接高壓變頻器(中壓變頻器制造業(yè))是一種不需要變壓器，直接輸入，輸出高電壓的變頻器。目前主要有以下3種拓撲結(jié)構(gòu)型式：一是采用功率元件串聯(lián)構(gòu)成橋臂的直接高壓變頻器;二是采用單相逆變器串聯(lián)的完美無諧波高壓變頻器;三是三電平高壓變頻器。

高低高式高壓變頻調(diào)速器，又稱間接高壓變頻器，這是一種完全不同結(jié)構(gòu)的變頻器，該變頻器由降壓變壓器，變頻器，升壓變壓器構(gòu)成。

降壓變壓器原邊接受電網(wǎng)饋電，其電壓可以為3kV，6kV或10kV;副邊將電壓變至與變頻器相匹配的電壓等級。降壓變壓器可選擇雙繞組或三繞組，三繞組的變壓器更有利于消除變頻系統(tǒng)對電網(wǎng)的諧波干擾及提高功率因數(shù)。過去多選用交直交電流型變頻器，但現(xiàn)在多選擇通用型的電壓型變頻器，因為后者的性能更高，價格更便宜。

2高低高變頻器與高壓變頻器的比較

以上列舉的三種拓撲結(jié)構(gòu)的直接高壓變頻器出于消減變頻系統(tǒng)對電網(wǎng)諧波干擾和電機共模電壓等的考慮，無一例外仍采用了輸入變壓器。這樣相對高低高變頻器而言，它省去了一臺升壓變壓器，并因而減小了占地面積，提高了效率。當然，某些直接高壓變頻器性能會優(yōu)于高低高變頻器，但是對于風機，水泵調(diào)速來說，這是意義不大的。

因此，高低高變頻器對高電壓(6~10kV)，中小容量(300~1000kW)的風機，水泵調(diào)速節(jié)能運行而言，從性能/價格比等方面綜合考慮，仍然是十分合適的。高低高變頻器與其它類型高壓變頻器的性能比較

3高低高變頻器的應(yīng)用

某冶煉廠煙化爐風機拖動電機為JK2500-2型交流鼠籠式異步電機，定子電壓為6kV，額定功率為500kW，絕緣等級B.

煙化爐作業(yè)期間停機待料的時間較長，且吹煉的各個階段所需要的風量也不一樣，因此需要對風量進行調(diào)節(jié)。按照過去的辦法是將多余的風量進行放空，這樣，不僅浪費了大量的能源，而且還造成了噪聲污染。經(jīng)過對各種調(diào)節(jié)手段進行綜合比較，最終決定采用高低高變頻器對風機進行變頻調(diào)速。

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

(1)高壓開關(guān)柜。高壓變頻器通過進線柜與電網(wǎng)聯(lián)接，通過切換柜與原系統(tǒng)實現(xiàn)連鎖，避免誤操作。同時進線柜還完成對電網(wǎng)電壓，電流，用電量的監(jiān)測，并實現(xiàn)過流，過壓，欠壓，缺相，變壓器故障等繼電保護。

(2)降壓變壓器。降壓變壓器是一個三繞組整流變壓器，其二次側(cè)有兩套三相繞相，分別接成形和Y形，基波電流相位相差30電角度。

(3)低壓變頻器及濾波器。低壓變頻器將降壓后的電源進行變頻變壓和PWM調(diào)制。本系統(tǒng)采用交直交電壓型變頻器，其整流部分由2路二極管整流橋并聯(lián)而成，主接觸器設(shè)在中間直流回路。

逆變部分是由IGBT構(gòu)成的三相橋式逆變器，輸出端還接有一個LC濾波回路。

(4)升壓變壓器。升壓變壓器將變頻變壓后的低壓電源升到與電機機相匹配的電壓等級。升壓變壓器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵，在設(shè)計，制造過程中應(yīng)充分考慮到高頻調(diào)制波形帶來的磁飽和，發(fā)熱，絕緣等一系列問題。

3.2應(yīng)用情況

該高低高變頻器自1999年9月投入使用以來，一直運行穩(wěn)定。根據(jù)其在現(xiàn)場的使用情況來看，主要有以下特點：

(1)適應(yīng)惡劣環(huán)境，可靠性高。冶煉廠空氣中金屬粉塵含量高，夏秋季氣溫高，春冬季多雨多雷，這種環(huán)境對電子裝置無疑將產(chǎn)生影響。但是經(jīng)過近一年的運行，變頻器未發(fā)生過大的故障。

(2)操作簡單。以前主要靠調(diào)節(jié)放空閥的開閉來調(diào)節(jié)風量，很難實現(xiàn)精確的風量控制。使用變頻器以后，通過調(diào)節(jié)給定電位器便可實現(xiàn)風量調(diào)節(jié)，既減輕了操作工的勞動強度，避免誤操作，又消除了噪聲污染，還節(jié)約了能源。

(3)節(jié)能顯著，投資回收期短。離心式風機其軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，因此利用變頻器降低風機轉(zhuǎn)速，可以大幅度節(jié)省電能。根據(jù)對風機機組使用該變頻器前后的能量平衡實測統(tǒng)計，未使用變頻調(diào)速器以前每天吹煉8爐共耗電9944.9kWh，使用變頻器后每天吹煉8爐共耗電5071.56kWh，節(jié)電率達49%，根據(jù)當?shù)噩F(xiàn)行電價折算，可在2年內(nèi)收回設(shè)備投資。

(4)諧波含量小。變流裝置的使用將會對電網(wǎng)電源帶來污染，影響到別的電子裝置的正常工作。尤其是當變流裝置容量很大時，這種污染更不容忽視。于是，變流裝置的諧波含量也就成為衡量其性能的一個重要指標。

3結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)的高低高電流型變頻器相比，高低高電壓型變頻器在輸入，輸出波形和控制性能等方面已有很大的改善，完全能夠滿足對諧波，效率，力矩，調(diào)速范圍的要求。因此，高低高電壓型變頻器對于高電壓，中小容量電機拖動風機，水泵是非常適用的。

我國工業(yè)用風機，水泵大多用高壓電動機拖動，是用電大戶，但同時也蘊藏著巨大的節(jié)能潛力。高壓變頻器的發(fā)展完善，為節(jié)約能源提供了新途徑。對于大容量，動態(tài)性能要求高的場合，可以使用直接高壓變頻器：對于中，小容量，動態(tài)性能要求不高的場合，可以使用高低高式變頻器。

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